Gjør-det-selv-sollysprosjekter tilbyr en økonomisk og effektiv måte å drive boliger på med energi fra solen. Så det er fornuftig å sette sammen et gatelyssystem som bruker solenergi for å lade et batteri på dagtid og deretter bruker dette batteriet til å lyse opp gaten om natten. Og du kan lage din egen!
En elektronisk krets vil kontrollere dette systemet, og automatisk slå LED-pæren på om natten og av på dagtid. Vi vil også inkludere en batteribeskyttelseskrets for å beskytte batteriet mot overutlading.
Hva å forvente
Dette systemet krever 5 hovedenheter:
- Solcellepanel: For lading av batteriet på dagtid og som lyssensor.
- Batteri: For lagring av strøm og strømkrets og pære.
- LED DC-pære: For belysning i mørket
- Ledninger: For sammenkobling i henhold til skjematisk diagram.
- Elektronisk krets: For å automatisk kontrollere/bytte LED-pæren og for beskyttelse mot batteriutladning.
Bruke solenergi til å lade et batteri
For å lade batteriet har vi brukt et lite 10W (du kan velge et større i henhold til strømbudsjettet/kravene dine) solcellepanel. Den kan lade et 12V batteri og kan gi 0,62A kortslutningsstrøm ved topplysstyrke. Dens fysiske størrelse er omtrent 12" x 9".
Vi har brukt et 12VDC batteri med 4Ah strømkapasitet. På dagtid genererer solcellepanelene strøm som brukes til å lade batteriet. Batteriet kan ha en maksimal åpen kretsspenning på 13,7V ved full lading og bør lades opp når batterispenningen faller til 11VDC.
For å lade batteriet kobles den røde ledningen til solcellepanelet (positiv polaritet) til den positive polen av batteriet gjennom en Zener-diode, som er loddet på Veroboard hvor den elektroniske kretsen også er plassert.
Zener-dioden er plassert slik at katoden (+-terminalen) er koblet til solcellepanelet og anoden (--terminalen) kobles til batteriets positive pol gjennom ledninger. Zenerdiode gir isolasjon mellom solcellepanel og batteri, noe som er spesielt nyttig i mørket når kretsen tar solcellepanelspenning for å slå "PÅ" lyset. Svart ledning (negativ polaritet) er direkte festet til den negative polen på batteriet.
Når solcellepanelet utsettes for sollys, gir det strøm for å lade batteriet, hvor mye avhenger av sollysets intensitet. En LED-pære tar strøm fra batteriet. En elektronisk krets styrer pæren ved hjelp av sensordata (solpanelspenning). Koble den positive terminalen eller katoden til LED-pæren til den positive terminalen på batteriet, mens anoden til LED-en kobles til punktet C som vist i skjema.
Bygge den elektroniske kretsen
Den elektroniske kretsen består av to deler. Den ene er ment å kontrollere LED-pæren, mens den andre er ment å kontrollere og unngå batteritømming.
Skjematisk av det automatiske solcellegatelyset
Figuren under viser hele skjemaet for å koble dette systemet sammen. Lag den elektroniske kretsen for automatisk svitsjing og beskyttelse mot batteritømming på Veroboard.
Hva du trenger
Følgende verktøy og komponenter vil være nødvendig for den elektroniske kretsen. Du kan få dem fra nettbutikker som Digikey, Mouser eller Ali Express.
- 1 x ULN2003Darlington par transistorer IC
- 1 x LM7809 9 VDC spenningsregulator IC
- 2 x LM393 Spenningskomparator IC
- 1 x Veroboard (for tilkobling av kretselementer gjennom lodding)
- Motstander (i ohm) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (Eller tilsvarende parallell-/seriekombinasjon av disse verdiene)
- Ledninger
- Loddebolt og loddetråd
- Digitalt multimeter (for spennings- og strømmåling)
- Skru klemmekoblinger (for tilkobling av ledninger til solcellepanel, batteri og LED-pære)
- Zener diode (mellom den røde ledningen til solcellepanelet og batteri + terminal)
Styring av LED-pæren
For å slå på lysdioden i mørket og slå den av i dagslys, bruk solcellepanelspenningen som en sensor for å lede kretsen. Solcellepanel og batteri er isolert ved hjelp av en Zener-diode. Zenerdioden er foroverforspent i dagslys da solspenningen kommer til å være høyere enn batterispenningen for lading, mens den blir omvendt forspent i mørket når det ikke er noe sollys tilgjengelig for å lyse opp solcellepanelet, for å gi betydelig effekt Spenning.
I denne kretsen sammenlignes solcellepanelspenningen med batterispenningen ved hjelp av en komparator. Når den er større (i dagslys), gir den signal om å slå av lyset. Når det er mindre, signaliserer det å slå på lyset. LED-pære styres ved hjelp av denne logikken og ved hjelp av ULN2003 Darlington-partransistorer. ULN2003 får input fra komparatorutgang. Hvis den får signalet for "På" ved inngangspinner (1-7) til ULN2003 (dvs. fra komparatorutgangspinne 1), lar den kollektorstrømmen passere gjennom C (Pin 10-16) for å slå på lyset.
For å lage denne kretsen, slå sammen alle kretselementene på Veroboard gjennom lodding. Schmitt-trigger (positiv tilbakemelding ved komparator) er implementert på LM393-komparatoren for å unngå feil.
Forebygging av overutslipp
Hvis været er overskyet eller tåkete, er det mulig at batteriet ikke lades i løpet av dagen, noe som fører til overdreven utlading av batteriet i flere netter på rad. Dette kan føre til utlading av batteriet til et punkt hvor den kjemiske balansen til batteriet blir forstyrret, noe som gjør det ubrukelig for videre bruk.
For å beskytte batteriet mot overutlading er en annen komparatorkrets som bruker LM393 IC vist i skjema, som sammenligner batterispenningen med en stabil referanse. For referansespenning brukes LM7809 spenningsregulator, som tar batterispenning (dvs. 11 til 14 VDC) som inngang og gir ut konstant 9V.
For å sikre at batteriet ikke går utover dyputladingsnivået, dvs. ~11V, bruk komparatoren som en Schmitt-utløser. Når batterispenningen faller under 11 volt, vil Schmitt trigger gi ut logisk lav som igjen vil deaktivere svitsjekretsen. For å aktivere bryterkretsen igjen, kreves full opplading av batteriet til 13,2V.
Du kan regne ut ditt eget valg av spenninger (i stedet for 11 V for lavt batterinivå og 13,2 V for ladet batterinivå) ved å velge den passende kombinasjonen av motstander (selv om det er mer i dybden enn vi skal dykke inn i nå). For batteribeskyttelseskretsen kobler du kretselementene på Vero-kortet ved å lodde.
Etter å ha laget både den automatiske koblingen og beskyttelseskretsene for batteritømming på Veroboard, koble til slutt disse kretsene, solcellepanelet, pæren og batteriet i henhold til det skjematiske diagrammet.
Tester ditt solcellegatelyssystem
For å teste ytelsen til dette systemet, plasser solcellepanelet i sollys. Du vil se at LED-pæren er "Av" ved eksponering av solcellepanelet for sollys. Mål spenningen med et digitalt multimeter ved solcellepanelutgangen og batteriterminalene. Du vil finne ut at solcellepanelspenningen er høyere enn batterispenningen. Nå for å sjekke om batteriet lades under sollys, bruk det digitale multimeteret til å måle strømmen som strømmer inn i batteriet.
I neste trinn dekker du solcellepanelet med et tykt materiale for å blokkere sollys og du vil se at LED-pæren slår seg på. Mål spenningen på solcellepanelet; du vil legge merke til at solcellepanelet gir en svært lav spenning som ikke er tilstrekkelig for å lade batteriet. Mål deretter strømmen fra batteriet til LED-pæren; vil du finne at pæren tar strøm fra batteriet for å produsere lys.
Her er en kort videodemonstrasjon av denne testen:
Lys opp natten med solcellelys
Dette DIY-prosjektet gir deg et konsept for å bygge en mini elektronisk enhet for å designe et automatisert solcelledrevet gatelys ved bruk av naturlig og fornybar solenergi. For maksimal utnyttelse av ressursene; velg de riktige spesifikasjonene for solcellepanel, batteri og pære for å sikre at solcellepanelet lader batteriet nok til å holde pæren på hele natten.
